До какой высоты над землей можно услышать звуки?

Заголовок вопроса спрашивает : До какой высоты над землей можно услышать звуки? @uhoh дал подробный ответ на этот вопрос. Вместо этого я спекулятивно отвечу на подразумеваемый вопрос в основной части OP: какой звук в связанном видео?

OP неявно предполагает, что звуки в видео передавались по воздуху на микрофон. (Многие комментаторы в ветке Reddit делают аналогичное предположение.)

Несколько вещей, которые следует отметить из связанного видео:

• Ускорение не постоянное. Связанное видео длится 2 минуты 19 секунд. Этап 1 приземлился примерно через 8 минут и 7 секунд полета. Если бы ускорение было постоянным, это означало бы, что MECO должен был произойти примерно на 40 секунде видео. Вместо этого MECO появляется примерно через 12 секунд видео.

• Звук остается более или менее одинаковым в течение первых 12 секунд связанного видео. На 5-й секунде видео мало изменений, когда автомобиль стал сверхзвуковым.

Когда «Конкорд» летал, пассажиры часто отмечали, насколько тихим становится самолет при переходе на сверхзвук. Хотя пассажиры все еще могли слышать гул двигателей самолета, они больше не могли слышать массивные звуки, издаваемые выхлопными газами двигателей. Звук выхлопа был бы слышен только позади самолета. Самолет оставил звук позади.

То, что звук не пропал внезапно через 5 секунд в видео, говорит о том, что звуки записывались не микрофонами в воздухе. Вместо этого они звучат, скорее всего, от датчиков вибрации, таких как акселерометры, чувствительные к вибрациям, или микрофоны, «прислушивающиеся» к самой ракете-носителю.

Помимо крутого звучания, записанные данные о вибрации были бы очень полезны инженерам SpaceX. Инженеры выполняют анализ устойчивости и управляемости в отношении системы управления ракеты-носителя в отношении самой системы управления и в отношении того, как изгиб ракеты взаимодействует с системой управления. Эти анализы также должны учитывать выплескивание жидкостей в баки для тех транспортных средств, которые используют жидкое топливо.

Основные проблемы заключаются в том, что чрезмерное изгибание или выплескивание может привести к тому, что система управления будет вести себя очень плохо, если есть перекрытия между частотами изгиба, выплескивания и управления, и что система управления может аналогичным образом возбудить чрезмерное изгибание или выплескивание в очень плохих условиях. образом, если такие перекрытия происходят. Изгиб и выплескивание могут возбуждать друг друга, если их частотные характеристики перекрываются. Изгиб транспортного средства можно уменьшить/изменить по частоте, добавив элементы жесткости, а частоту выплескивания бака можно уменьшить/изменить, добавив перегородки к бакам. Но если в них нет необходимости, то ребра жесткости и перегородки — это просто лишний вес, уменьшающий массу полезной нагрузки.

Инженеры используют несколько моделей для оценки режимов изгиба и выплескивания, но, в конце концов, это всего лишь модели. «Все модели ошибочны, но некоторые из них полезны». Наличие фактических измерений вибрации транспортного средства во время запуска было бы очень полезным для проверки и уточнения этих моделей.

Вкратце: безусловно, возможно некоторое распространение звуковых волн на высоте 100 км. При плотности в миллион раз ниже, чем на поверхности, длина свободного пробега отдельных молекул будет приближаться к миллиметру, поэтому ультразвук может быть затронут, но для частот Human или GoPro это будет намного тише, но все же есть.

До какой высоты над землей можно услышать звуки?

Нет такой высоты, на которой звуки вдруг перестали бы быть слышны. Существует устойчивый спад звукового давления с атмосферным давлением, и спад ускоряется, когда длина свободного пробега приближается к длине волны определенного звука, но это плавные переходы.

Обеспечивает ли плотность воздуха на этой высоте нормальное распространение звука, или звук отснятого материала был усилен?

Я не уверен, что означает "нормальное распространение".

Громкость передаваемого звука неуклонно уменьшается с уменьшением плотности, так же, как под водой он становится еще громче (+61 дБ!) Но в какой-то момент, когда длина свободного пробега (всего несколько микрон для стандартной атмосферы) начинает приближаться к длине волны звука, то спад меняется на экспоненциальный по мере того, как распространение становится исчезающим.

Это очень подробно объясняется в превосходном ответе @ honore_vivere на вопрос: «На какой высоте воздух будет слишком разреженным, чтобы нести звуковую волну?» Я процитирую последний бит здесь:

Ответ 2

Модель проехала всего 100 км, но даже в этом случае наш источник стало бы трудно услышать, если бы мы отошли от него чуть больше, чем на ~100 м. Учитывая, что плотность уменьшается экспоненциально с расстоянием е-кратности всего ~8,5 км (давление также уменьшается), если мы экстраполируем наши оценки для$L_{i,src}\left( h \right)$затем значение падает до ~10 дБ на ~177 км.

Таким образом, на расстоянии ~ 200 км человек, вероятно, не мог слышать источник на расстоянии ~ 1 м, который производил уровень интенсивности 100 дБ, 1000 Гц на уровне моря.

Смотрите также:

• LDSD: Сверхзвуковой испытательный полет (HD) NASA JPL , который включает в себя микрофон камеры GoPro, записывающий небольшие твердотопливные ракеты на разных высотах, как указано в разделе Как тангенциальные двигатели для испытания LDSD 2014 года так хорошо раскручивались, а затем вращались вниз?

Также проверьте ответы на

• Откуда возникает шум при выходе в открытый космос?
• Какими будут звуки на Марсе?
• Могут ли космонавты слышать звуки во время выхода в открытый космос на ремонт?

Из последнего:

Согласно статье журнала WIRED Magazine и видеоролику Watch Astronauts Answer Your Burning Questions about Space (также можно посмотреть на YouTube ):

Звуки существуют в космосе, но человек их не слышит.